JP2002216514A

JP2002216514A - 車両用前照灯

Info

Publication number: JP2002216514A
Application number: JP2001013894A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nakada; 豊中田
Original assignee: Ichikoh Industries Ltd
Current assignee: Ichikoh Industries Ltd
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2002-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズ形状を変更することにより、内部をあ
る程度見づらくすると共に新たな機能を有する車両用前
照灯を提供する。【解決手段】レンズ１の縦断面が凸形状で、レンズ１
により内部が見づらくなるため、リフレクタ３の仕上げ
作業が簡略になる。また、縦に長く横に小さい前照灯が
得られるため、十分な横寸法の設置スペースを確保でき
ないような車体デザインの場合に好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レンズに配光用
のプリズムを形成せずに、リフレクタの反射面を自由曲
面にして、リフレクタ側に配光機能をもたせた車両用前
照灯に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両の前照灯は、配光機能をどこにもた
せるかによって３つのタイプに分けることができる。第
１は、プロジェクタータイプで、楕円リフレクタの第一
焦点に光源をおき、第二焦点に配光用のシェードを配置
している。第２は、レンズ配光タイプで、レンズに配光
用のプリズムを形成し、リフレクタは、単なる放物面に
なっている。第３は、リフレクタ配光タイプで、レンズ
には、配光用のプリズムを形成しない単なる素通しの平
レンズを用い、その代わりに、リフレクタの反射面を自
由曲面にして、リフレクタに配光機能をもたせている。
特に、この第３のリフレクタ配光タイプとしては、図３
０乃至図３３に示すものがある。

【０００３】即ち、図３０において、符号１２は光源で
ある。この光源１２は、シングルフィラメント又はダブ
ルフィラメントのハロゲンランプ、白熱灯、放電灯等
（所謂Ｈ１，Ｈ３、Ｈ４，Ｈ７，Ｈ１１等）を使用す
る。この光源１２は、灯室２０内に配置されている。

【０００４】図３０において、符号１３はリフレクタで
ある。このリフレクタ１３は、自由曲面の反射面が複合
的に組み合わされてなる。このリフレクタ１３の反射面
１４は、アルミ蒸着や銀色塗装等により、金属の高輝度
感を呈する。また、この例におけるリフレクタ１３は、
図３１に示すように、縦に６個に分割されている。この
６個に分割された反射面ブロック（又は反射面セグメン
ト）２１，２２，２３，２４，２５，２６（２１〜２
６）の境界線（継ぎ目）は、図示のように反射面ブロッ
ク２１〜２６が独立して見えるものと、反射面ブロック
２１から２６が連続して見えないものとがある。また、
このリフレクタ１３においては、反射面ブロックを縦方
向に分割したものであるが、横方向に分割したもの、放
射方向に分割したもの、縦方向・横方向・放射方向を適
宜に組み合わせたものであっても良い。即ち、デザイン
を考慮してリフレクタ１３の反射面ブロックを分割す
る。

【０００５】前記自由曲面からなるリフレクタ１３の詳
細については、例えば、「Mathematical Elements for
Computer Graphics」（Devid F. Rogers, J Alan Adam
s）に記載されている。即ち、平レンズ１５を使用した
場合における前記リフレクタ１３の反射面１４は、下記
数１の一般式で求められる。

【０００６】そして、下記数１の一般式のパラメトリッ
ク関数として、下記数２に示す。この下記数２のパラメ
トリック関数に、具体的な数値、例えば、放物面上のポ
イント等を代入することにより、レンズ１５を使用した
場合におけるリフレクタ１３の具体的な反射面１４が得
られる。

【０００７】

【数１】

【０００８】

【数２】

【０００９】このリフレクタ１３の焦点Ｆにおいては、
厳密な意味での単一の焦点を有していないが、複数の反
射面１４相互の焦点距離の差異が僅少であり、ほぼ同一
の焦点を共有しているので、このほぼ同一の焦点を本明
細書においては疑似焦点（又はただ単に焦点）と言う。
同様に、このリフレクタ１３の光軸Ｚ−Ｚにおいては、
厳密な意味での単一な光軸を有していないが、複数の光
軸の差異が僅少であり、ほぼ同一の光軸を共有している
ので、このほぼ同一の光軸を本明細書及び本図面におい
ては疑似光軸（又はただ単に光軸）Ｚ−Ｚと呼ぶことに
する。なお、前記リフレクタ１３は、ランプハウジング
と別体のものであっても良い。

【００１０】図３０において、符号１５はレンズであ
る。該レンズ１５は、外面と内面とがほぼ平行をなす平
レンズ、所謂素通しのレンズ（本明細書においては、平
レンズと称する）である。なお、この平レンズ１５の外
面、内面は、平面でも曲面でも良い。この平レンズ１５
と前記リフレクタ１３とにより、前記灯室２０が画成さ
れる。

【００１１】前記光源１２を点灯すると、該光源１２か
らの光Ｌ１が、リフレクタ１３で反射され、その反射光
Ｌ２が平レンズ１５を経て、出射光Ｌ３として外部に所
定の配光パターンで照射される。ここで、所定の配光パ
ターンとは、欧州配光規格ＥＣＥＲeg.、或いはそれに
準じたもの（例えば、日本国内型式認定基準）、北米配
光規格、ＦＭＶＳＳなどの配光規格に適合する配光パタ
ーンをいう。そして、図３２に示すように、この所定の
配光パターンは、ロービームの配光パターンである。こ
の図示のロービームの配光パターンは、左側通行区分の
ものであり、右側通行区分のロービームの配光パターン
は、この図示のロービームの配光パターンと左右逆にな
る。

【００１２】図３２に示す所定のロービームの配光パタ
ーンは、リフレクタ１３の反射面１４の各反射面ブロッ
ク２１〜２６で制御される。即ち、図３１に示すリフレ
クタ１３の反射面１４のうち、左から１番目の反射面ブ
ロック２１においては、図３３（Ａ）に示す配光パター
ンが、左から２番目の反射面ブロック２２においては、
図３３（Ｂ）に示す配光パターンが、左から３番目の反
射面ブロック２３においては、図３３（Ｃ）に示す配光
パターンが、左から４番目の反射面ブロック２４におい
ては、図３３（Ｄ）に示す配光パターンが、左から５番
目の反射面ブロック２５においては、図３３（Ｅ）に示
す配光パターンが、左から６番目の反射面ブロック２６
においては、図３３（Ｆ）に示す配光パターンが、それ
ぞれ制御されて得られ、この各反射面ブロック２１〜２
６により制御されて得られた配光パターン（図３３
（Ａ）乃至（Ｆ））を合成することにより、図３２の所
定のロービームの配光パターンが得られることとなる。
尚、図３２に示す所定のロービームの配光パターン以外
にも、ハイビーム用の光源（図示せず）及びリフレクタ
３により、図示しない所定のハイビームの配光パターン
が得られる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなリフレクタ配光タイプの前照灯にあっては、リフレ
クタ１３の反射面１４を特殊な自由曲面にすることによ
り、どのような配光パターンでも生成可能である反面、
レンズ１５には、プリズムのない素通しの平レンズを使
うため、外部から前照灯の内部のリフレクタ１３がハッ
キリと見えてしまう。そのため、リフレクタ１３の反射
面１４の表面の仕上げ加工としては、反射に必要な光学
性能以上に、見た目においても綺麗になるように入念に
行う必要があり、作業自体が大変に煩雑なものになって
いる。

【００１４】また、リフレクタ配光タイプの場合は、リ
フレクタ１３側に配光機能をもたせているため、レンズ
１５の形状に配光上の制約がなく、自由な形状が採用で
きる。つまり、どのようなレンズ１５の形状を採用して
も、その形状に応じてリフレクタ１３側の反射面１４を
設計すれば良いため、レンズ１５の形状の自由度が高い
ことになる。そのため、レンズ１５の形状を自由に変更
することにより、新たな機能を有する前照灯が得られる
可能性が高くなり、その具体的な構造の提案が待たれて
いる。

【００１５】この発明は、このような従来の技術に着目
してなされたものであり、レンズ形状を変更することに
より、内部をある程度見づらくすると共に新たな機能を
有する車両用前照灯を提供するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
光源と、反射面が自由曲面のリフレクタと、プリズムの
ないレンズとから成り、リフレクタによる反射光がレン
ズを通過して所定の配光パターンで外部に照射される車
両用前照灯であって、前記レンズは、縦断面が凸形状
で、横断面が平形状である。

【００１７】請求項１記載の発明によれば、レンズの縦
断面が凸形状であるため、プリズムが形成されていなく
ても、レンズにより光が大きく屈折して内部が見づらく
なる。従って、従来のように、見映えを考慮して、リフ
レクタの反射面を光学的な必要性以上に入念に仕上げる
必要性がなく、リフレクタの仕上げ作業が簡略になる。

【００１８】また、レンズの縦断面が凸形状で横断面が
平形状であるということは、縦ではリフレクタにより拡
散された光を光軸に略沿った方向に集光し、横ではリフ
レクタにより反射された光がそのまま光軸に略沿った方
向に通過しながら、光を所定の配光パターンで外部へ照
射することができる。従って、縦に長く横に小さい前照
灯を得やすく、前照灯が組み込まれるフロント部に、十
分な横寸法の設置スペースを確保できないような車体デ
ザインの場合に好適である。更に、レンズの横断面が平
形状のため、レンズをガラス製にした場合は、レンズの
研磨加工が行い易く、レンズの製造性の面で優れてい
る。

【００１９】請求項２記載の発明は、リフレクタの反射
面が、縦断面は略双曲面で、横断面は略放物面である。

【００２０】請求項２記載の発明によれば、リフレクタ
の反射面が、縦断面では略双曲面のために、光を縦に拡
散した状態でレンズに導くことができ、また横断面では
略放物面のために、光を光軸に略沿った状態でレンズに
導くことができる。従って、縦断面が凸形状で横断面が
平形状であるレンズとの組み合わせに最適で、縦に長く
横に小さい前照灯を得やすい。

【００２１】請求項３記載の発明は、光源と、反射面が
自由曲面のリフレクタと、プリズムのないレンズとから
成り、リフレクタによる反射光がレンズを通過して所定
の配光パターンで外部に照射される車両用前照灯であっ
て、前記レンズは、縦断面が平形状で、横断面が凸形状
である。

【００２２】請求項３記載の発明によれば、レンズの横
断面が凸形状であるため、プリズムが形成されていなく
ても、レンズにより光が大きく屈折して内部が見づらく
なる。従って、従来のように、見映えを考慮して、リフ
レクタの反射面を光学的な必要性以上に入念に仕上げる
必要性がなく、リフレクタの仕上げ作業が簡略になる。

【００２３】また、レンズの縦断面が平形状で横断面が
凸形状であるということは、縦ではリフレクタにより反
射された光がそのまま光軸に略沿った方向に通過し、横
ではリフレクタにより拡散された光を光軸に略沿った方
向に集光しながら、光を所定の配光パターンで外部へ照
射することができる。従って、縦に小さく横に長い前照
灯を得やすく、前照灯が組み込まれるフロント部に、十
分な上下寸法の設置スペースを確保できないような車体
デザインの場合に好適である。更に、レンズの縦断面が
平形状のため、レンズをガラス製にした場合は、レンズ
の研磨加工が行い易く、レンズの製造性の面で優れてい
る。

【００２４】請求項４記載の発明は、リフレクタの反射
面が、縦断面は略放物面で、横断面は略双曲面である。

【００２５】請求項４記載の発明によれば、リフレクタ
の反射面が、横断面では略双曲面のために、光を横に拡
散した状態でレンズに導くことができ、また縦断面では
略放物面のために、光を光軸に略沿った状態でレンズに
導くことができる。従って、縦断面が平形状で横断面が
凸形状であるレンズとの組み合わせに最適で、横に縦に
長く縦に小さい前照灯を得やすい。

【００２６】請求項５記載の発明は、リフレクタの反射
面に形成されている自由曲面が、ＮＵＲＢＳ（Non-Unif
orm Rational B-Spline Surface）である。

【００２７】請求項５記載の発明によれば、リフレクタ
の自由曲面がＮＵＲＢＳのため、コンピュータシミュレ
ートによる配光特性の分析により、理想的な配光パター
ンをもった前照灯の設計が容易である。

【００２８】請求項６記載の発明は、レンズにおける表
面及び裏面の少なくともいずれか一方に、トーラス曲面
又は自由曲面が形成されている。

【００２９】請求項６記載の発明によれば、レンズの表
面や裏面にもトーラス曲面又は自由曲面を形成したた
め、リフレクタだけでなくレンズにも配光機能をもたせ
ることができ、より理想的な配光パターンが得られるよ
うになる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施例を
図面に基づいて説明する。

【００３１】この発明の第１実施形態を、図１〜図１４
に基づいて説明する。この実施形態は、車両、例えば自
動車の前照灯に関するものであり、該前照灯は、図示せ
ぬランプハウジングの前面にレンズ１を備え、内部に光
源２と、リフレクタ３を設けた構造になっている。尚、
Ｓは光軸を示している。

【００３２】前記レンズ１は、図１乃至図４に示すよう
に、外形が縦長の長方形で、縦断面が凸形状で、横断面
が平形状であり、配光のためのプリズムは形成されてい
ない。但し、その表面及び裏面には、配光用の自由曲面
であるＮＵＲＢＳ（Non-Uniform Rational B-Spline Su
rface）が形成されている。レンズ１は、ガラス製で
も、樹脂製でも良いが、この実施形態では、ガラスで形
成している。レンズ１をこのようにガラス製にした場合
は、レンズ１の横断面が前述のように平形状のため、レ
ンズ１の研磨加工が行い易く、レンズ１の製造性の面で
優れている。

【００３３】前記光源２は、前記光源１２同様に、シン
グルフィラメント又はダブルフィラメントのハロゲンラ
ンプ、白熱灯、放電灯等（所謂、Ｈ１、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ
７、Ｈ１１等）を使用する。

【００３４】前記リフレクタ３の反射面４は、アルミ蒸
着や銀色塗装等により、金属の高輝度感を呈している。
リフレクタ３は、ランプハウジングと一体でも別体でも
良い。リフレクタ３は、レンズ１よりも小さく、縦断面
及び横断面とも略楕円面である。そして、この反射面４
は、図６（ａ）に示すように、横に６個に分割されてい
る。この６個に分割された反射面ブロック（若しくは反
射面セグメント）２１，２２，２３，２４，２５，２６
（２１〜２６）の境界線（繋ぎ目）は、図示のように反
射面ブロック２１〜２６が独立して見えるものと、反射
面ブロック２１〜２６が連続して見えないものとがあ
る。

【００３５】図７は、本発明の前照灯におけるリフレク
タ３の製造方法の一実施形態を示したフローチャートで
あり、以下詳細に説明する。

【００３６】まず、において、マイクロコンピュータ
（図示せず）にデータを入力する。このデータは、例え
ば、データベースの設計仕様等から、前照灯自体のデザ
イン及び前照灯を搭載する自動車のデザインを考慮して
選定される。このデータとしては、光源２の種類、リフ
レクタの大きさ及び表面形状、リフレクタの反射面ブロ
ックの分割、平レンズ１５の大きさ及び表面形状並びに
裏面形状、目標配光パターン等々である。

【００３７】次に、において、前記で入力されたデ
ータに基づいて、平レンズ１５との組み合わせにより、
目標配光パターン（図３２，図３３）が得られるよう
に、リフレクタを仮設定する処理が行われる。この仮設
定リフレクタは、ＮＵＲＢＳの自由曲面におけるコント
ロールポイント、法線ベクトル等に基づいて自動的に設
定される。

【００３８】続いて、において、前記の処理により
得られた仮設定リフレクタをそのまま変えずに、平レン
ズ１５を縦断面が凸状、横断面が平状のレンズ１に変え
る処理が行われる。この時に、レイトレーシング手法に
より、モデル化された光源２からの光Ｌ１がリフレクタ
の反射面で反射し、その反射光がレンズで屈折されて、
その後出射光として前方のスクリーン（図示せず）上に
到達して作られるイメージの配光パターン（図示省略）
が計算して得られる。

【００３９】において、前記の処理により得られる
目標配光パターン（図３２）と、前記の処理により得
られる配光パターンとのずれを算出する処理が行われ
る。このずれは、レンズ１における光の屈折により生じ
るものである。

【００４０】及びにおいて、前記の処理により算
出されたずれが０となるように、仮設定リフレクタをレ
ンズ１用のリフレクタ３に本設定する処理が行われる。
即ち、前記の処理により得られる配光パターンが前記
の処理により得られる目標配光パターン（図３２）と
なるように、リフレクタのＮＵＲＢＳの自由曲面を自動
的に修正変形して最適なＮＵＲＢＳの自由曲面を形成す
るものである。この及びの処理は、レイトレーシン
グ手法により、光源１からの光Ｌ１がリフレクタで反射
し、その反射光がレンズで屈折され、その後出射光とし
て前方のスクリーン（図示せず）上に到達する、光線追
跡計算を繰り返すものである。

【００４１】そして、前記ずれがほぼ０になったところ
で、レンズ１用のリフレクタ３が本設定されたことにな
り、において、本設定されたリフレクタ３が出力され
る。

【００４２】このように、この実施形態における本発明
の製造方法は、内部の金属の高輝度感が失われずに、内
部をある程度見難くし、且つ光学設計上の自由度が大で
ある前照灯におけるリフレクタ３を製造することが出来
る。しかも、前記、、、、の処理、即ち、リ
フレクタ３の仮設定工程、ずれ算出工程、リフレクタの
本設定工程を、コンピュータで所定のプログラムに従っ
て処理することにより、前記前照灯におけるリフレクタ
３を高精度、高速度、高自由度に製造することができ
る。

【００４３】次に、本発明のレンズ１を有する前照灯
と、従来の平レンズ１５を有する前照灯との光学設計シ
ュミレーションを試行した結果について詳細に説明す
る。図５は、光学設計シュミレーションに入力するデー
タを示した説明図である。この図５におけるデータ寸法
は、それぞれ以下の通りである。Ａr＝１２０mm（リフレクタ３の横寸法）Ｂr＝８０mm（リフレクタ３の縦寸法）Ａl＝１２０mm（レンズ１の横寸法）Ｂl＝１２０mm（レンズ１の縦寸法）Ｔ＝２０mm（レンズ１（光軸Ｚ−Ｚにおける）肉厚寸
法）Ｓv＝０°（レンズ１（光軸Ｚ−Ｚにおける）側面傾斜
角度）Ｓh＝０°（レンズ１（光軸Ｚ−Ｚにおける）平面傾斜
角度）Ｒvo＝１４００mm（レンズ１の表面の側面光軸Ｚ−Ｚに
おける曲率半径）Ｒho＝１４００mm（レンズ１の表面の平面光軸Ｚ−Ｚに
おける曲率半径）Ｒvi＝１３０mm（レンズ１の裏面の側面光軸Ｚ−Ｚにお
ける曲率半径）Ｒhi＝１４００mm（レンズ１の裏面の平面光軸Ｚ−Ｚに
おける曲率半径）Ｆ＝２２mm（焦点距離）Ｌf＝４．６mm（光源２のフィラメントの長さ）Ｒf＝０．７３mm（光源２のフィラメントの半径）

【００４４】前記データを下記の表１の値に入力する。
尚、条件としては、欧州配光規格ＥＣＥＲeg．を満足
し、リフレクタ３の大きさと光源２は同じものとする。

【００４５】

【表１】

【００４６】かかる前照灯の光源２を点灯すると、下記
の表２の結果が得られる。

【００４７】

【表２】

【００４８】前記光源２を点灯すると、該光源２からの
光Ｌ１がリフレクタ３で反射され、その反射光Ｌ２，Ｌ
３がレンズ１を経て、出射光Ｌ４，Ｌ５として外部に所
定の配光パターンで照射される。該所定の配光パターン
とは、欧州配光規格ＥＣＥＲeg.、或いはそれに準じた
もの（例えば、日本国内型式認定基準）、北米配光規
格、ＦＭＶＳＳなどの配光規格に適合する配光パターン
をいう。そして、図８に示すように、この所定の配光パ
ターンは、ロービームの配光パターンである。この図示
のロービームの配光パターンは、左側通行区分のもので
あり、右側通行区分のロービームの配光パターンは、こ
の図示のロービームの配光パターンと左右逆になる。

【００４９】図８に示す所定のロービームの配光パター
ンは、リフレクタ３の反射面４の各反射面ブロック２１
〜２６で制御される。即ち、図６（ａ）に示すリフレク
タ３の反射面４のうち、左から１番目の反射面ブロック
２１においては、図９に示す配光パターンが、左から２
番目の反射面ブロック２２においては、図１０に示す配
光パターンが、左から３番目の反射面ブロック２３にお
いては、図１１に示す配光パターンが、左から４番目の
反射面ブロック２４においては、図１２に示す配光パタ
ーンが、左から５番目の反射面ブロック２５において
は、図１３に示す配光パターンが、左から６番目の反射
面ブロック２６においては、図１４に示す配光パターン
が、それぞれ制御されて得られ、この各反射面ブロック
２１〜２６により制御されて得られた配光パターン（図
９乃至図１４）を合成することにより、図８の所定のロ
ービームの配光パターンが得られることとなる。

【００５０】理論上のリフレクタ３の設計では、光源２
を点光源として作成するが、実際には、図１、図２に明
らかなように、フィラメントの長さをもっているので、
光源２には前後幅を有している。

【００５１】このため、例えば、図６（ａ）に示すよう
に、光源２に一番近い反射面ブロック２３におけるリフ
レクタ３の反射面４における一ポイントＰ１で、光源２
の光が反射された際に、光源（フィラメント）２の後端
ｂからの出射光Ｌ４は、図１に示すように、投影された
状態における水平線Ｓ１に対して角度θ１分だけ下側に
出射され、光源（フィラメント）２の前端ａからの出射
光Ｌ５は、投影された状態における水平線Ｓ１に対して
角度θ２分だけ下側に出射される。出射された光Ｌ４，
Ｌ５が、スクリーン（図示せず）上では、図６（ｂ）及
び図１１に示すように、略中央部に上下に長尺状であり
且つ光源２からの左右方向のズレ分だけ少し傾きをもっ
て投影される。前記レンズ１から出射される出射光Ｌ
４，Ｌ５の投影された状態における水平線Ｓ１に対して
の角度θ１、θ２は、スクリーン（図示せず）上の水平
線Ｈ−Ｈからレンズ１からの角度θ１、θ２と同じ角度
で投影されている。

【００５２】また、例えば、図６（ａ）に示すように、
光源２から最も遠い反射面ブロック２１におけるリフレ
クタ３の反射面４における一ポイントＰ２で、光源２の
光が反射された際に、光源（フィラメント）２の後端ｂ
からの出射光Ｌ４は、図２に示すように、投影された状
態における垂直線Ｓ２に対して角度θ３分だけ内側に出
射されるが、光源（フィラメント）２の前端ａからの出
射光Ｌ５は、投影された状態における垂直線Ｓ２に対し
て角度θ４分だけ外側に出射される。出射された光Ｌ
４，Ｌ５が、スクリーン（図示せず）上では、図６
（ｂ）及び図９に示すように、略中央部に左右に長尺状
に投影される。前記レンズ１から出射される出射光Ｌ
４，Ｌ５の投影された状態における垂直線Ｓ２に対して
の角度θ３、θ４は、スクリーン（図示せず）上の垂直
線Ｖ−Ｖからレンズ１からの角度θ３、θ４と同じ角度
で投影されている。

【００５３】尚、図８に示す所定のロービームの配光パ
ターン以外にも、ハイビーム用の光源（図示せず）及び
リフレクタ３により、図示しない所定のハイビームの配
光パターンが得られる。

【００５４】つまり、前記反射面４に形成された自由曲
面は、それによって生成される配光パターンをコンピュ
ータシミュレートして配光特性を分析し、最適な配光パ
ターンになるように形成されたものである。従って、こ
の反射面４による反射光Ｌ２，Ｌ３がレンズ１を通過し
て外部に照射される時の出射光Ｌ４，Ｌ５の配光パター
ンは、すれ違い、走行パターンともにバランスのとれた
最適なものである。しかも、この実施形態では、レンズ
１の表面や裏面にも自由曲面（ＮＵＲＢＳ）を形成した
ため、リフレクタ３だけでなくレンズ１にも配光機能を
もたせることができ、より理想的な配光パターンが得ら
れるようになる。

【００５５】そして、特にこの実施形態では、レンズ１
の縦断面が凸形状であるため、プリズムが形成されてい
なくても、外部から見た場合に、レンズ１により光が大
きく屈折して内部が見づらくなる。従って、従来のよう
に、見映えを考慮して、リフレクタ３の反射面４を光学
的な必要性以上に入念に仕上げる必要性がなく、リフレ
クタ３の仕上げ作業が容易になる。

【００５６】また、レンズ１の縦断面が凸形状で横断面
が平形状であるということは、縦では、リフレクタ３の
略双曲面により拡散された光を光軸Ｓに略沿った方向に
集光し、横では、略放物面により反射された光がそのま
ま光軸Ｓに略沿った方向に通過しながら、光を所定の配
光パターンで外部へ照射することができる。従って、前
述のような縦長のレンズ１を用いた、縦に長く横に小さ
い前照灯を形成することができ、前照灯を組み込むべき
フロント部に、十分な横寸法の設置スペースを確保でき
ないような車体デザインの場合に好適である。

【００５７】以上のように、レンズ１の形状を従来の単
なる平形状から、この実施形態のように縦断面は凸形状
で、横断面は平形状に変形することにより、現在の多様
化した車体デザインの要望に応え得る新たな機能（横寸
法の小さい設置スペースにも組み込める機能）を有する
前照灯の実現が可能になった。

【００５８】次に、この発明の第２実施形態を図１５〜
図２８に基づいて説明する。この実施形態は、第１実施
形態と主に異なる点は、レンズが、外形が横長の長方形
で、縦断面が平形状で、横断面が凸形状である点であ
り、他は同一である。

【００５９】即ち、符号５はレンズで、該レンズ５は、
図１５乃至図１８に示すように、外形が横長の長方形
で、縦断面が平形状で、横断面が凸形状であり、配光の
ためのプリズムは、形成されていない。但し、レンズ５
の表面及び裏面には、配光用の自由曲面であるＮＵＲＢ
Ｓ（Non-Uniform Rational B-Spline Surface）が形成
されている。レンズ５は、ガラス製でも、樹脂製でも良
いが、この実施形態では、ガラスで形成している。レン
ズ５をこのようにガラス製にした場合は、レンズ５の縦
断面が前述のように平形状のため、レンズ５の研磨加工
が行い易く、レンズ５の製造性の面で優れている。

【００６０】前記光源２は、前記光源１２同様に、シン
グルフィラメント又はダブルフィラメントのハロゲンラ
ンプ、白熱灯、放電灯等（所謂、Ｈ１、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ
７、Ｈ１１等）を使用する。

【００６１】前記リフレクタ６の反射面７は、アルミ蒸
着や銀色塗装等により、金属の高輝度感を呈している。
リフレクタ６は、ランプハウジングと一体でも別体でも
良い。リフレクタ６は、レンズ５よりも小さく、縦断面
及び横断面とも略楕円面である。そして、この反射面７
は、図２０（ａ）に示すように、縦に５個分割され、且
つ横に一部が分割され、合計７個に分割されている。こ
の７個に分割された反射面ブロック（若しくは反射面セ
グメント）２７，２８，２９，３０，３１，３２，３３
（２７〜３３）の境界線（繋ぎ目）は、図示のように反
射面ブロック２７〜３３が独立して見えるものと、反射
面ブロック２７〜３３が連続して見えないものとがあ
る。

【００６２】リフレクタ３の製造方法の実施形態は、前
記した第１実施形態と同じ為、説明を割愛する。但し、
レンズの縦断面が凸形状で、横断面が平形状である点
で、異なる。

【００６３】次に、本発明のレンズ５を有する前照灯
と、従来の平レンズ１５を有する前照灯との光学設計シ
ュミレーションを試行した結果について詳細に説明す
る。図１９は、光学設計シュミレーションに入力するデ
ータを示した説明図である。この図１９におけるデータ
寸法は、それぞれ以下の通りである。Ａr＝１００mm（リフレクタ６の横寸法）Ｂr＝１００mm（リフレクタ６の縦寸法）Ａl＝１２０mm（レンズ５の横寸法）Ｂl＝１００mm（レンズ５の縦寸法）Ｔ＝２８mm（レンズ５（光軸Ｚ−Ｚにおける）肉厚寸
法）Ｓv＝０°（レンズ５（光軸Ｚ−Ｚにおける）側面傾斜
角度）Ｓh＝０°（レンズ５（光軸Ｚ−Ｚにおける）平面傾斜
角度）Ｒvo＝１４００mm（レンズ５の表面の側面光軸Ｚ−Ｚに
おける曲率半径）Ｒho＝−３００mm（レンズ５の表面の平面光軸Ｚ−Ｚに
おける曲率半径）Ｒvi＝１４００mm（レンズ５の裏面の側面光軸Ｚ−Ｚに
おける曲率半径）Ｒhi＝２００mm（レンズ５の裏面の平面光軸Ｚ−Ｚにお
ける曲率半径）Ｆ＝１８mm（焦点距離）Ｌf＝４．６mm（光源２のフィラメントの長さ）Ｒf＝０．７３mm（光源２のフィラメントの半径）

【００６４】前記データを下記の表１の値に入力する。
尚、条件としては、欧州配光規格ＥＣＥＲeg．を満足
し、リフレクタ６の大きさと光源２は同じものとする。

【００６５】

【表３】

【００６６】かかる前照灯の光源２を点灯すると、下記
の表２の結果が得られる。

【００６７】

【表４】

【００６８】前記光源２を点灯すると、該光源２からの
光がリフレクタ６で反射され、その反射光Ｌ２，Ｌ３が
レンズ５を経て、出射光Ｌ４，Ｌ５として外部に所定の
配光パターンで照射される。該所定の配光パターンと
は、欧州配光規格ＥＣＥＲeg.、或いはそれに準じたも
の（例えば、日本国内型式認定基準）、北米配光規格、
ＦＭＶＳＳなどの配光規格に適合する配光パターンをい
う。そして、図２１に示すように、この所定の配光パタ
ーンは、ロービームの配光パターンである。この図示の
ロービームの配光パターンは、左側通行区分のものであ
り、右側通行区分のロービームの配光パターンは、この
図示のロービームの配光パターンと左右逆になる。

【００６９】図２１に示す所定のロービームの配光パタ
ーンは、リフレクタ６の反射面７の各反射面ブロック２
７〜３３で制御される。即ち、図２０（ａ）に示すリフ
レクタ６の反射面７のうち、左から１番目の反射面ブロ
ック２７においては、図２２に示す配光パターンが、左
から２番目で上側の反射面ブロック２８においては、図
２３に示す配光パターンが、左から２番目で下側の反射
面ブロック２９においては、図２４に示す配光パターン
が、左から３番目で上側の反射面ブロック３０において
は、図２５に示す配光パターンが、左から３番目で下側
の反射面ブロック３１においては、図２６に示す配光パ
ターンが、左から４番目の反射面ブロック３２において
は、図２７に示す配光パターンが、左から５番目の反射
面ブロック３３においては、図２８に示す配光パターン
が、それぞれ制御されて得られ、この各反射面ブロック
２７〜３３により制御されて得られた配光パターン（図
２２乃至図２８）を合成することにより、図２１の所定
のロービームの配光パターンが得られることとなる。
尚、前記反射面ブロック２８〜３１の説明において、上
側・下側とは、光源２を中心に説明している。

【００７０】理論上のリフレクタ６の設計では、光源２
を点光源として作成するが、実際には図１５、図１６に
明らかなように、フィラメントの長さをもっているの
で、光源２には、前後幅を有している。

【００７１】このため、例えば、図２０（ａ）に示すよ
うに、光源２の真上に位置する反射面ブロック３０にお
けるリフレクタ６の反射面７における一ポイントＰ１
で、光源２の光が反射された際に、光源（フィラメン
ト）２の後端ｂからの出射光Ｌ４は、図１５に示すよう
に、投影された状態における水平線Ｓ１に対して角度θ
１分だけ下側に出射される。光源（フィラメント）２の
前端ａからの出射光Ｌ５は、投影された状態における水
平線Ｓ１に対して角度θ２分だけ下側に出射される。前
記レンズ５から出射された光Ｌ４，Ｌ５が、スクリーン
（図示せず）上では、図２０（ｂ）及び図１２に示すよ
うに、略中央部に上下に長尺状に投影される。前記レン
ズ５から出射された光Ｌ４、Ｌ５の投影された状態にお
ける水平線Ｓ１に対しての角度θ１、θ２は、スクリー
ン（図示せず）上の水平線Ｈ−Ｈからレンズ１からの角
度θ１、θ２と同じ角度で投影されている。

【００７２】また、例えば、図２０（ａ）に示すよう
に、光源２から最も遠い反射面ブロック２７におけるリ
フレクタ６の反射面７における一ポイントＰ２で、光源
２の光が反射された際に、光源（フィラメント）２の後
端ｂからの出射光Ｌ４は、図１６に示すように、投影さ
れた状態における垂直線Ｓ２に対して角度θ３分だけ内
側に出射される。光源（フィラメント）２の前端ａから
の出射光Ｌ５は、投影された状態における垂直線Ｓ５に
対して角度θ４分だけ外側に出射される。出射された光
Ｌ４，Ｌ５が、スクリーン（図示せず）上では、図２０
（ｂ）及び図２２に示すように、左右に長尺状に投影さ
れる。前記レンズ５から出射される出射光Ｌ４，Ｌ５の
投影された状態における垂直線Ｓ２に対しての角度θ
３、θ４は、スクリーン（図示せず）上の垂直線Ｖ−Ｖ
からレンズ１からの角度θ３、θ４と同じ角度で投影さ
れている。

【００７３】尚、図２１に示す所定のロービームの配光
パターン以外にも、ハイビーム用の光源（図示せず）及
びリフレクタ３により、図示しない所定のハイビームの
配光パターンが得られる。

【００７４】つまり、前記反射面７に形成された自由曲
面は、それによって生成される配光パターンをコンピュ
ータシミュレートして配光特性を分析し、最適な配光パ
ターンになるように形成されたものである。従って、こ
の反射面７による反射光Ｌ２，Ｌ３がレンズ５を通過し
て外部に照射される時の出射光Ｌ４，Ｌ５の配光パター
ンは、すれ違い、走行パターンともにバランスのとれた
最適なものである。しかも、この実施形態では、レンズ
５の表面や裏面にも自由曲面（ＮＵＲＢＳ）を形成した
ため、リフレクタ６だけでなくレンズ５にも配光機能を
もたせることができ、より理想的な配光パターンが得ら
れるようになる。

【００７５】そして、特にこの実施形態では、レンズ５
の横断面が、凸形状であるため、プリズムが形成されて
いなくても、外部から見た場合に、レンズ５により光が
大きく屈折して内部が見づらくなる。従って、従来のよ
うに、見映えを考慮して、リフレクタ６の反射面７を光
学的な必要性以上に入念に仕上げる必要性がなく、リフ
レクタ６の仕上げ作業が容易になる。

【００７６】また、レンズ５の横断面が、凸形状で、リ
フレクタ６からの反射光がレンズ５により集光されるた
め、発光面積は、小さいけど、光量の大きい前照灯が得
られる。つまり、リフレクタ６の反射面７がレンズ５よ
りも小さくても、光源２からの光を広い範囲で集光して
レンズ５側に反射することができ、レンズ５から照射さ
れる光量を増加させることができる。このように、小さ
くて明るい前照灯を形成することができるため、前照灯
を組み込むべきフロント部に大きな設置スペースを確保
できないような車体デザインの場合に好適である。

【００７７】以上のように、レンズ５の形状を従来の単
なる平形状から、この実施形態のように横断面が凸形状
に変形することにより、現在の多様化した車体デザイン
の要望に応えうる新たな機能（狭い設置スペースにも組
み込める機能）を有する前照灯の実現が可能になった。

【００７８】尚、以上二つの実施形態において、レンズ
１、５の縦断面及び横断面の何れかを「凸形状」にした
が、各断面における「凸形状」とは、レンズ１、５がそ
の断面において、入射光を光軸Ｓから収束する方向に屈
折させる光学的機能を有する形状のことを意味してい
る。従って、図２９（ａ）のように片面だけが凸面にな
っているものや、図２９（ｂ）のように一方が凹面で他
方がそれ以上の凸面になっているものや、図２９（ｃ）
のように光軸Ｓに対して斜めになっているものも、本願
発明の「凸形状」に含まれる。

【００７９】

【発明の効果】この発明によれば、レンズの縦断面又は
横断面が凸形状であるため、プリズムが形成されていな
くても、レンズにより光が大きく屈折して内部が見づら
くなる。従って、従来のように、見映えを考慮して、リ
フレクタの反射面を光学的な必要性以上に入念に仕上げ
る必要性がなく、リフレクタの仕上げ作業が簡略にな
る。また、縦に長く横に小さい前照灯、或いは縦に小さ
く横に長いが得られるため、前照灯が組み込まれるフロ
ント部に、十分な横寸法や上下寸法の設置スペースを確
保できないような車体デザインの場合に好適である。更
に、レンズの横断面又は縦断面が平形状のため、レンズ
をガラス製にした場合は、レンズの研磨加工が行い易
く、レンズの製造性の面で優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態に係る前照灯の縦断面
図。

【図２】図１の前照灯の横断面図。

【図３】図１の前照灯の正面図。

【図４】図１のレンズの斜視図。

【図５】この発明の第１実施形態に係る光学シュミレー
ションに入力するデータを示した説明図であって、
（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面
図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は
（Ｃ）におけるＤ部の拡大図。

【図６】（ａ）は、図１のリフレクタの反射面の正面
図、（ｂ）はスクリーンに投影されるピンポイントにお
ける代表的な配光パターン図。

【図７】本発明の前照灯におけるリフレクタの製造方法
の一実施形態を示したフローチャート。

【図８】図１、２の前照灯による所定のロービームの配
光パターン図（等照度曲線図）。

【図９】図１、２に示すレンズ１と図６（ａ）に示すリ
フレクタ３の反射面４の反射面ブロック２１とにより得
られる配光パターンであって、コンピュータのシュミレ
ーションで得られた配光パターンを簡略化した配光パタ
ーンの説明図。

【図１０】図１、２に示すレンズ１と図６（ａ）に示す
リフレクタ３の反射面４の反射面ブロック２２とにより
得られる配光パターンであって、コンピュータのシュミ
レーションで得られた配光パターンを簡略化した配光パ
ターンの説明図。

【図１１】図１、２に示すレンズ１と図６（ａ）に示す
リフレクタ３の反射面４の反射面ブロック２３とにより
得られる配光パターンであって、コンピュータのシュミ
レーションで得られた配光パターンを簡略化した配光パ
ターンの説明図。

【図１２】図１、２に示すレンズ１と図６（ａ）に示す
リフレクタ３の反射面４の反射面ブロック２４とにより
得られる配光パターンであって、コンピュータのシュミ
レーションで得られた配光パターンを簡略化した配光パ
ターンの説明図。

【図１３】図１、２に示すレンズ１と図６（ａ）に示す
リフレクタ３の反射面４の反射面ブロック２５とにより
得られる配光パターンであって、コンピュータのシュミ
レーションで得られた配光パターンを簡略化した配光パ
ターンの説明図。

【図１４】図１、２に示すレンズ１と図６（ａ）に示す
リフレクタ３の反射面４の反射面ブロック２６とにより
得られる配光パターンであって、コンピュータのシュミ
レーションで得られた配光パターンを簡略化した配光パ
ターンの説明図。

【図１５】この発明の第２実施形態に係る前照灯の縦断
面図。

【図１６】図１５の前照灯の横断面図。

【図１７】図１５の前照灯の正面図。

【図１８】図１５のレンズの斜視図。

【図１９】この発明の第２実施形態に係る光学シュミレ
ーションに入力するデータを示した説明図であって、
（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面
図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は
（Ｃ）におけるＤ部の拡大図。

【図２０】（ａ）は、図１５のリフレクタの反射面の正
面図、（ｂ）はスクリーンに投影されるピンポイントに
おける代表的な配光パターン図。

【図２１】図１５、１６の前照灯による所定のロービー
ムの配光パターン図（等照度曲線図）。

【図２２】図１５、１６に示すレンズ５と図２０（ａ）
に示すリフレクタ６の反射面７の反射面ブロック２７と
により得られる配光パターンであって、コンピュータの
シュミレーションで得られた配光パターンを簡略化した
配光パターンの説明図。

【図２３】図１５、１６に示すレンズ５と図２０（ａ）
に示すリフレクタ６の反射面７の反射面ブロック２８と
により得られる配光パターンであって、コンピュータの
シュミレーションで得られた配光パターンを簡略化した
配光パターンの説明図。

【図２４】図１５、１６に示すレンズ５と図２０（ａ）
に示すリフレクタ６の反射面７の反射面ブロック２９と
により得られる配光パターンであって、コンピュータの
シュミレーションで得られた配光パターンを簡略化した
配光パターンの説明図。

【図２５】図１５、１６に示すレンズ５と図２０（ａ）
に示すリフレクタ６の反射面７の反射面ブロック３０と
により得られる配光パターンであって、コンピュータの
シュミレーションで得られた配光パターンを簡略化した
配光パターンの説明図。

【図２６】図１５、１６に示すレンズ５と図２０（ａ）
に示すリフレクタ６の反射面７の反射面ブロック３１と
により得られる配光パターンであって、コンピュータの
シュミレーションで得られた配光パターンを簡略化した
配光パターンの説明図。

【図２７】図１５、１６に示すレンズ５と図２０（ａ）
に示すリフレクタ６の反射面７の反射面ブロック３２と
により得られる配光パターンであって、コンピュータの
シュミレーションで得られた配光パターンを簡略化した
配光パターンの説明図。

【図２８】図１５、１６に示すレンズ５と図２０（ａ）
に示すリフレクタ６の反射面７の反射面ブロック３３と
により得られる配光パターンであって、コンピュータの
シュミレーションで得られた配光パターンを簡略化した
配光パターンの説明図。

【図２９】図１又は図１５のレンズの凸形状の変形例を
示す断面図。

【図３０】平レンズを使用した従来の前照灯の概略縦断
面図。

【図３１】図２０のリフレクタの表面図。

【図３２】所定のロービームの配光パターン図（等照度
曲線図）。

【図３３】（Ａ）〜（Ｆ）は、図１６に示す平レンズと
図１６，１７に示すリフレクタの反射面の反射面ブロッ
クとにより得られる配光パターンであって、コンピュー
タのシュミレーションで得られた配光パターンを簡略化
した配光パターンの説明図。

【符号の説明】

１、５レンズ２光源３、６リフレクタ４、７反射面Ｓ光軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｆ２１Ｗ 101:10 Ｆ２１Ｙ 101:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、反射面が自由曲面のリフレクタ
と、プリズムのないレンズとから成り、リフレクタによ
る反射光がレンズを通過して所定の配光パターンで外部
に照射される車両用前照灯であって、前記レンズは、縦断面が凸形状で、横断面が平形状であ
ることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項２】請求項１記載の車両用前照灯であって、リフレクタの反射面は、縦断面がレンズより小さい略双
曲面で、横断面がレンズと略同サイズの略放物面である
ことを特徴とする車両用前照灯。
【請求項３】光源と、反射面が自由曲面のリフレクタ
と、プリズムのないレンズとから成り、リフレクタによ
る反射光がレンズを通過して所定の配光パターンで外部
に照射される車両用前照灯であって、前記レンズは、縦断面が平形状で、横断面が凸形状であ
ることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項４】請求項３記載の車両用前照灯であって、リフレクタの反射面は、縦断面がレンズと略同サイズの
略放物面で、横断面がレンズより小さい略双曲面である
ことを特徴とする車両用前照灯。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の車
両用前照灯であって、リフレクタの反射面に形成されている自由曲面が、ＮＵ
ＲＢＳ（Non-UniformRational B-Spline Surface）であ
ることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載の車
両用前照灯であって、レンズにおける表面及び裏面の少なくともいずれか一方
に、トーラス曲面又は自由曲面が形成されていることを
特徴とする車両用前照灯。